星载激光终端光放大器控制器串口在线升级方法与流程

本发明涉及激光终端通讯，具体涉及星载激光终端光放大器控制器串口在线升级方法。

背景技术：

1、星载激光通信终端中，星载激光终端光放大器控制器是保障光功率输出、通信链路质量的核心部件，通常由抗辐照mcu控制，并通过串口与星务计算机或地面测控系统进行指令与数据交互。在轨长期运行过程中，常需要对星载激光终端光放大器控制器进行固件修复、保护策略更新、参数优化等升级操作，使用串口进行在线升级可以极大降低成本，现在的在线升级多依赖断电重启，激光通信链路中断，无法满足星载连续工作要求；升级过程无工作点锁存，寄存器刷新、dac跳变易造成光功率突变、增益漂移，影响链路安全，且无完善的地面上位机状态监控、异常中止、自动回滚机制，升级过程不可控、风险高。

2、为此，亟需一种由地面上位机统一管控、实现光输出不间断、可自动回滚的在线升级方法。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了星载激光终端光放大器控制器串口在线升级方法。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：星载激光终端光放大器控制器串口在线升级方法，以地面上位机作为升级发起端，通过串口与星载激光终端光放大器控制器建立通信链路；

3、所述地面上位机进行新固件解析、分包组帧、超时重传、进度监控、升级状态交互；

4、星载激光终端光放大器控制器采用运行、升级的分区flash架构，升级时锁存星载激光终端光放大器控制器泵浦电流、dac输出、增益参数；

5、地面上位机逐帧下发新固件，星载激光终端光放大器控制器写入升级分区并实时应答；

6、新固件传输完成后进行整体校验，校验通过后加载新固件，在自检通过后完成升级。

7、所述星载激光终端光放大器控制器的flash存储器包括bootloader程序引导区、运行区、升级区、加载标识区以及关键参数存放区；

8、所述bootloader程序引导区用于引导加载程序，负责设备启动及升级管控；

9、所述运行区用于作为设备正常在轨工作时主控程序的执行区域；

10、所述升级区为新固件的临时存储区域；

11、所述加载标识区用于集中存储对应分区的管控数据；

12、所述关键参数存放区用于独立保存光放大器在轨运行配置参数。

13、升级方法包括如下步骤：

14、s1、地面上位机初始化，下发升级启动指令；

15、s2、星载激光终端光放大器控制器对光参数锁存保活；

16、s3、地面上位机进行新固件文件分包组帧、串口下发与应答交互；

17、s4、地面上位机执行超时重传、断点续传与进度管理；

18、s5、星载激光终端光放大器控制器接收完新固件文件，并与地面上位机联合校验；

19、s6、进行星载激光终端光放大器控制器重启并引导新固件；

20、s7、进行新固件在轨自检，根据自检结果确定升级完成还是失败。

21、所述s1包括如下子步骤：

22、s1-1、地面上位机加载待升级的新固件文件，解析固件长度、版本信息、校验值；

23、s1-2、星载激光终端光放大器控制器通过串口接收地面升级指令，完成通信握手、设备id校验、版本号比对判断，校验不通过则拒绝升级并返回状态字，校验通过进入s2。

24、所述s2中，确定进入升级时，锁存当前星载激光终端光放大器控制器工作点参数，锁定dac输出寄存器数值，暂停动态闭环调节，软件复位切换固件期间光放大输出无波动；

25、工作点参数包括泵浦驱动电流、dac输出、增益档位、光功率设定值。

26、所述s3包括如下子步骤：

27、s3-1、地面上位机将新固件文件按固定长度拆分为数据帧，每一帧包含帧头、设备地址、帧序号、数据段、校验位、帧尾；

28、s3-2、地面上位机按序逐帧下发，每发送一帧后等待星载激光终端光放大器控制器应答；

29、s3-3、星载激光终端光放大器控制器每接收一帧数据，先进行校验，校验正确则将数据写入flash升级分区并向地面上位机回复校验正常应答，校验错误则向地面上位机请求重发当前帧。

30、所述s4中，若地面上位机在设定时间内未收到应答，则判定为丢帧，地面上位机重新发送当前帧；

31、升级过程中地面上位机实时显示进度、丢包数、重传次数。

32、所述s5包括如下子步骤：

33、s5-1、整包新固件文件下发完毕后，地面上位机发送携带整体校验值的结束帧；

34、s5-2、星载激光终端光放大器控制器读取flash升级分区的新固件数据并计算校验值，将其与地面上位机下发的整体校验值比对；若校验一致则标记升级分区为有效分区，若校验不一致则清空升级分区并向地面上位机上报升级失败。

35、所述s6中星载激光终端光放大器控制器执行软件复位，不切断系统电源；

36、bootloader读取分区有效标志，优先加载升级分区中的新固件；复位期间光驱动保持锁存，激光链路持续工作。

37、所述s7中新固件启动后，进行自检；

38、若自检通过则向地面上位机上报升级成功，恢复闭环控制，读取储存参数；

39、若自检异常，则bootloader强制回滚至运行分区固件，并向地面上位机上报升级异常及当前所在分区；

40、地面上位机接收升级成功或异常回滚状态报文后，记录完整升级日志，关闭升级流程，星载激光终端光放大器控制器恢复常规闭环工作模式。

41、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

42、本技术针对现有技术缺乏地面上位机智能管控、星载升级易中断激光链路、无安全回滚等问题，提供一种星载激光终端光放大器控制器串口在线升级方法，通过地面上位机可视化管控、串口可靠传输，实现星载激光终端光放大器控制器不间断光输出、异常自动回滚的全流程在线升级，提升设备可维护性与安全性。

43、本技术在进入升级流程后锁存泵浦驱动电流、dac输出、增益档位、光功率等全部工作点参数，暂停动态闭环调节，恒定保持光放大输出状态；即便设备软件复位切换固件，光驱动参数持续锁定，全程无光功率剧烈跳变、无链路中断，升级操作不打断卫星正在执行的星地、星间激光通信任务，适配在轨不间断工作场景。

44、上位机将固件拆分为带帧头、序号、校验位的标准数据帧，单帧独立校验，出错自动请求重传；设置应答超时机制，丢帧自动补发，重传次数可灵活配置；同时支持升级中途暂停、续传、安全中止，大幅降低空间电磁干扰、信道拥堵带来的传输失败概率，减少重复下发固件的时间开销。

45、本技术采用运行、升级的分区flash架构，运行、升级分区运行调度切换运行，新版固件仅写入升级分区，不会覆盖正在运行的业务程序，升级过程不影响星间激光通信业务；新固件启动后若出现自检异常，bootloader可自动识别启动失败记录，强制切回原始固件完成回滚，全程无需地面人工介入，从根源避免升级失败导致光放大器死机、卫星激光通信失效的问题，大幅提升星载设备在轨容错能力。